KR100501955B1 - 가변 부스트 비 및 감소된 히스테리시스를 가진 부스트형 제동장치 - Google Patents

가변 부스트 비 및 감소된 히스테리시스를 가진 부스트형 제동장치 Download PDF

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씨몽바까르디후안
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보쉬 시스테마스 데 프레나도 에스.엘.
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Abstract

본 발명은 마스터실린더(200) 및 적어도 하나의 이동칸막이(16)에 의해서 기밀상태로 적어도 2개의 챔버(12,14)로 분할되는 강성 케이싱(10)을 포함하는 공압부스터(100)를 포함하고 있다. 마스터실린더(200)의 주 유압피스톤(30) 자체는 중공의 이동실린더(32)를 포함하고 있으며, 그 내부에는 통상 개방되어 있고 마스터실린더의 내부체적부(V)와 이동실린더(32)의 내부체적부(35)사이의 연통을 차단할 수 있는 2방향밸브(94,95)와, 휴지위치에서 이동실린더(32)에 대해 맞닿음상태로 있는 제1부분(50)과, 휴지위치에서 제1부분(50)에 맞닿음상태로 있는 제2부분(52)으로 이루어진 반작용피스톤(34)이 미끄럼이동하며, 제3피스톤(82)이 이동실린더(32) 내측에서 기밀상태로 미끄럼이동될 수 있고 휴지위치에서 제1부분(50)상에 맞닿음 상태로 되어 있으며 이동실린더(32)의 내부체적부(35)가 마스터실린더(200)의 내부체적부와 연통하도록 하는 중심개구부(90)를 포함하고 있다.
본 발명에 따르면, 제3피스톤(82)은 계단형으로 되어 있으며 이동실린더(32)의 계단형 보어(84)내에서 기밀상태로 미끄럼이동되며, 계단형 보어의 전방부분(84)의 직경은 이 보어의 후방부분(85)의 직경보다 작다.

Description

가변 부스트 비 및 감소된 히스테리시스를 가진 부스트형 제동장치{POWER BRAKING DEVISE WITH VARIABLE ASSISTANCE RATIO AND REDUCED HYSTERESIS}
본 발명은 자동차의 브레이크에 연결된 브레이크회로내의 유압을 제어하는 마스터실린더를 포함하고 있고 운전자가 브레이크페달을 밟았을 때에 마스터실린더가 공압부스터에 의해서 작동되도록 되어 있는 자동차용 부스트형 제동장치에 관한 것이다.
종래, 마스터실린더는, 브레이크액으로 채워져 있고, 축선방향으로 함께 작용하는 입력과 부스트력으로 이루어진 작동력을 수용하도록 되어 있는 주 유압피스톤을 장착하고 있다.
더욱이, 공압부스터는 입력을 밸브의 개구부를 제어하는 작동로드에 가함으로써 작동되어 마스터실린더의 주 유압피스톤상에 작동력을 발휘할 수 있는데, 부스터는 이동칸막이에 의해서 2개의 챔버로 기밀상태로 분할되는 강성 케이싱을 포함하고 있고, 이동칸막이가 밸브의 개방에 의해 발생되는 2개의 챔버의 압력차이에 의해서 작동될 수 있고 밸브를 지지하는 케이싱에 대해 이동될 수 있는 공압피스톤을 따라 구동되며, 입력은 마스터실린더 내에 널리 퍼져있는 유압을 받는 플런저를 통하여 전달된다.
이 장치에 있어서, 마스터실린더의 주 유압피스톤 자체는 마스터실린더와 연통하고 부스트력의 일부분을 수용하는 중공의 이동실린더를 포함하는데, 중공의 이동실린더 내부에는 기밀상태로 또한 축선방향으로 입력을 수용할 수 있는 반작용피스톤이 미끄럼 이동하고, 탄성수단이 반작용피스톤과 이동실린더사이에서 탄성력을 발휘하여 마스터실린더의 방향으로 반작용피스톤을 가압하고, 이동실린더의 내부가 마스터실린더의 내부와 연통하도록 이동실린더내에 적어도 하나의 개구부가 형성되어 있다.
이러한 장치는 예컨대 WO 98/03385호에 설명되어 있다.
유압반작용부를 가진 이러한 장치는, 주된 장점으로서, 제동작용이 강하거나 입력의 적용비가 크더라도, 그 특성작동곡선, 즉 부스터의 입력의 강도의 함수로서 마스터실린더내의 압력을 나타내는 곡선이 변화되지 않는다는 사실을 가지고 있다. 그러므로 이 장치는 비상제동의 경우에 반응시간이 길어지지 않는다.
하지만 이 장치는 작동과 해제단계 사이에서 실질적인 히스테리시스를 가진다는 결점을 가지고 있는데, 이것은 특히 대부분 통상의 제동작용, 즉 긴급성을 가지고 있지 않는 경우에 의미가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 부스터형 제동장치의 단면도,
도 2는 도 1의 장치의 중심부분의 확대 단면도, 및
도 3은 본 발명에 따른 부스터형 제동장치에서 얻어지는 브레이크페달에 적용되는 작용력의 함수로서 마스터실린더에 의해서 발생되는 압력의 곡선을 도시한 도면.
본 발명은 상기 문제점을 해결하는 데 있으며 본 발명의 목적은 비상제동의 경우에 향상된 작동특성을 가지고 있고 히스테리시스를 가지고 있지않으며 센서 또는 복잡한 전자회로가 필요하지 않아 가격이 저렴하고 모든 상황하에서 확실하게 작동되는 유압반작용부를 구비한 부스트형 제동장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 위하여 본 발명은 한편으로는 브레이크액으로 채워지고 모두 축선방향으로 작용하는 입력과 부스트력으로 이루어진 작동력을 수용하도록 되어 있는 주 유압피스톤을 장착한 마스터실린더 및 다른 한편으로는 주 유압피스톤상에 작동력을 발휘하도록 3방향밸브의 개방을 제어하는 플런저에 고정된 작동로드에 입력을 적용시킴으로써 작동될 수 있는 공압부스터를 포함하고 있는 자동차용 부스터형 제동장치로서, 부스터가 적어도 하나의 이동칸막이에 의해서 기밀상태로 적어도 2개의 챔버로 분할되는 강성 케이싱을 포함하고 있으며, 이동칸막이가 3방향밸브의 개방으로 인해 발생하는 2개의 챔버 사이의 압력차이에 의해 작동되고 3방향밸브를 지지하고 적어도 부스트력을 전달하는 데 기여하는 강성케이싱에 대해 이동될 수 있는 공압피스톤을 따라 구동되며, 마스터실린더 자체의 주 유압피스톤이 마스터실린더의 내부체적부와 연통하고 부스트력의 적어도 일부분을 수용하는 중공의 이동실린더를 포함하고 있고, 중공의 이동실린더내측에서 적어도 입력을 수용할 수 있는 반작용피스톤이 기밀상태로 또한 축선방향으로 미끄럼 이동하고, 제1탄성수단이 반작용피스톤과 이동실린더 사이에서 제1탄성력을 발휘하여 반작용피스톤을 마스터실린더의 방향으로 가압하며, 이동실린더의 내부가 마스터실린더의 내부와 연통하도록 이동실린더 내에 적어도 하나의 개구부가 형성되고, 반작용피스톤이 통상 개방되어 있으며 마스터실린더의 내부체적부와 이동실린더의 내부 사이의 연통을 차단할 수 있는 2방향밸브수단을 포함하며, 반작용피스톤이 복수의 구성요소로 이루어져 있으며 휴지위치에서 제1탄성수단의 영향하에서 이동실린더에 맞닿는 상태로 있는 제1부분과 제1부분에 대해 미끄럼이동될 수 있는 제2부분으로 이루어져 있고, 제2탄성수단이 제2부분을 휴지위치에서 제1부분에 대해 맞닿음 상태로 가압하도록 후방으로 제2탄성력을 제2부분상에 발휘하며, 제2부분이 기밀상태로 제1부분 내에서 미끄럼이동할 수 있고, 제3피스톤이 기밀상태로 이동실린더 내측에서 미끄럼이동할 수 있으며, 제3피스톤이 휴지위치에서 제1부분과 맞닿는 상태로 되도록 제3탄성수단에 의해 후방으로 가압되며, 제2탄성수단은 제2부분과 제3피스톤 사이에 배열되며, 제3피스톤에는 이동실린더의 내부를 마스터실린더의 내부체적부와 연통하게 하는 중심개구부가 형성되어 있으며, 그리고 2방향밸브수단이 제2부분 또는 제3피스톤에 배열된 시트로 형성되는 자동차용 부스터형 제동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 제3피스톤은 계단형으로 되어 있으며 이동실린더의 계단형 보어 내에서 기밀상태로 미끄럼이동되며, 계단형 보어의 전방부분의 직경은 이 보어의 후방부분의 직경보다 작다.
이러한 배열에 따라 비상제동작용시, 반작용피스톤의 제1부분과 제2부분은 어느 한 부분에 대해 다른 부분이 미끄럼이동할 수 있으며 2방향밸브수단을 폐쇄방향으로 작동시켜 반작용피스톤은 정상조건하의 제동시에 마스터실린더 내압반작용을 수용하는 단면적보다 작은 단면적상에서만 마스터실린더 내압반작용을 수용하므로, 부스터형 제동장치의 부스트비가 정상상태하에서 제동하는 것보다 비상상태하에서 더 높게 된다. 비상상태하가 아닐 때의 제동작용시, 계단형 피스톤은 2방향밸브가 개방되도록 하는 차동피스톤을 형성하여 어떠한 히스테리시스도 피하게 된다.
더욱이 본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 제한되지 않는 예로서 제시되는 일 실시예에 따르는 기재로부터 명백하게 나타날 것이다.
본 발명은 공압식 부스터형 제동시스템의 개량에 관한 것이며 일반적인 구성 및 작동은 당해기술분야의 통상의 기술자라면 잘 알려져 있으므로, 이들 구성 및 작동은 본 발명이 나타내는 개량을 완전하게 이해하도록 간단하게 언급된다.
개략적으로, 이러한 시스템은 부스터(100)와 마스터실린더(200)를 포함하고 있다.
중심부분만 도시된 부스터(100)는 이 자동차의 콕핏으로부터 자동차의 엔진실을 분리하는 벌크헤드(도시안됨)에 통상의 방식으로 고정되고 이 콕핏내에 위치된 브레이크 페달에 의해서 작동된다. 후방부분만 도시된 마스터실린더(200)는 자동차의 유압 제동회로를 작동시키고 부스터(100)의 전방벽에 고정된다.
통상, 마스터실린더(200)를 향한 부스터/마스터실린더 조립체의 부분은 "전방"이라 하고 브레이크페달을 향한 이 조립체의 부분은 "후방"이라 한다. 도면에서 전방은 좌측이고 후방은 우측이다.
부스터(100)자체는 강성 케이싱(10)을 포함하고 있으며 이 케이싱의 내부체적부는 멤브레인(18)과 강성 스커트(20)를 포함하고 케이싱(10)내측에서 이동될 수 있는 공압피스톤(22)을 따라 구동될 수 있는 이동칸막이(16)에 의해서 기밀상태로 전방챔버(12)와 후방챔버(14)로 분할된다.
전방면이 마스터실린더(200)에 의해서 기밀상태로 폐쇄되는 전방챔버(12)는 부분진공원(도시안됨)에 항상 연결되어 있다. 후방챔버(14)의 압력은, 브레이크페달에 연결되고 플런저(28)에 고정되는 작동로드(26)에 의해서 작동되는 3방향밸브(24)에 의해서 제어된다.
작동로드(26)가 휴지(休止)위치에 있을 때에, 즉 우측으로 밀려있을 때에, 밸브(24)는 부스터의 2개의 챔버(12,14)사이의 연통을 달성한다. 후방챔버(14)가 전방챔버(12)와 동일한 부분진공을 받고 있으므로, 피스톤(22)은 스프링(25)에 의해서 우측으로 휴지위치로 가압되어 케이싱(10)의 후방벽의 내면에 놓인다.
작동로드(26)가 좌측으로 작동되면 1차적으로 챔버(12,14)를 서로 차단하는 방식으로 밸브(24)를 이동시키고 2차적으로 후방챔버(14)를 대기압에 개방시키는 방식으로 이 밸브를 이동시키게 된다.
멤브레인(18)에 의해서 감지되는 2개의 챔버(12,14)사이의 압력차이는, 이동칸막이(16)를 좌측으로 이동시키고 이에 따라 이동하는 피스톤(22)을 따라 이동칸막이가 구동되도록 하는 추력을 이동칸막이(16)상에 발휘하여, 스프링(25)을 압축한다.
작동로드(26)상에 발휘되는 제동작용력 또는 "입력" 및 브레이크 부스트작용력 또는 이동칸막이(16)의 추력으로부터 발생하는 "부스트력"은 마스터실린더(200)의 방향으로 부스터(100)의 축선(X-X')을 따라 함께 가해지고, 이들이 결합되어 마스터실린더에 대한 작동력을 형성한다.
보다 상세하게는, 작동력이 마스터실린더의 주 유압피스톤(30)에 가해져 주 유압피스톤을 (도면에서의) 좌측으로 이동시키고, 이것은 마스터실린더(200)의 내부체적부(V)에 있는 브레이크액의 압력을 상승시켜 마스터실린더에 연결된 브레이크(도시안됨)를 작동시킨다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 주 유압피스톤(30)은 복수의 구성요소로 되어 있으며 한편으로는 중공의 이동실린더(32)를, 다른 한편으로는 반작용피스톤(34)을 포함하고 있다. 중공의 이동실린더(32)의 내부체적부(35)는 이동실린더(32)내에서 축선방향으로 형성된 36과 같은 개구부를 통하여 마스터실린더의 내부체적부(V)와 연통한다.
마스터실린더(200)의 내부체적부(V)와 이동실린더(32)의 내부체적부(35) 사이의 개구부(36)에 의해서 허용되는 유체의 통로와는 별개로, 이 이동실린더(32)는 마스터실린더(200)의 몸체내에서 기밀상태로 미끄럼이동되며, 밀봉은 적어도 하나의 환형의 립 시일(37)에 의해서 달성된다.
반작용피스톤(34)는 이동실린더(32) 내측에서 미끄럼이동하며 환형의 시일(38)에 의해 이동실린더를 기밀상태로 폐쇄한다. 이동실린더(32)는 링(40)을 통하여 강성 스커트(20)에 연결되어 강성 스커트(20)에 의해서 발휘되는 부스트력의 적어도 일부분을 수용한다. 반작용피스톤(34)은 푸시로드(42)를 향하여 축선방향으로 배열되어 있는데, 이 푸쉬로드가 플런저(28)에 고정되어 있고 플런저(28)에 고정된 작동로드(26) 자체에 발휘되는 입력을 반작용피스톤에 전달할 수 있다.
여기에서 설명된 장치가 작동되는 방식이 설명될 것이다.
휴지시, 다수의 이동부분은 도 1 및 도 2에 도시된 위치에 위치되는데, 특히 반작용피스톤(34)은 스프링(46)의 가압하에서 이동실린더(32)의 방사상숄더(44) 상에 전방으로 맞닿음 상태로 있다. 밸브(24)는 2개의 챔버(12,14)사이의 연통을 허용하여, 이들이 동일한 감소 압력 상태에 있도록 한다.
브레이크페달상의 제1 작용력은, 작동로드(26)의 복귀스프링의 예하중을 극복하도록 하여 2개의 챔버(12,14)를 서로 차단하는 위치에 밸브(24)을 위치시킨다. 따라서 이러한 브레이크페달상의 작용력의 증가는 마스터실린더내의 압력을 증가시키지 않으며 이것은 도 3의 곡선상에 세그먼트(OA)로 표시되어 있다.
작동로드(26)의 이러한 소정의 이동후에 밸브(24)는 부스터(100)의 후방챔버(14)를 대기에 개방하여 부스터의 2개의 챔버(12,14)사이의 압력차이가 형성된다. 이 압력차이는 강성 스커트(20)와 이동실린더(32)를 전방으로 이동시키는 부스트력을 발생시킨다.
따라서 마스터실린더(200)의 내부체적부(V)내의 유압이 상승되는데, 이는 이동실린더(32)의 내부체적부(35)내에서 개구부(36)를 통한 압유흐름에 의해서 형성되며, 반작용피스톤(34)의 단면(S)상에 발휘된다.
먼저, 이 단면(S)상에 발휘된 이러한 압력에 의해서 발생된 힘은 스프링(46)의 휴지시의 예하중을 초과하지 않는데, 이것은 반작용피스톤(34)이 이동실린더(32)에 대해 이동되지 않고 푸시로드(42)로부터 약간의 거리만큼 떨어져 유지되어 브레이크페달 상에서 아무런 반작용이 감지되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 제1작동단계는 도 3의 곡선의 세그먼트(AB)로 표시된다. 세그먼트(AB)의 길이는 부스터의 "점프"로 알려져 있다.
부스터 점프는 스프링(46)의 휴지시의 예하중을 조정함으로써 바람직한 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 링(40)에 나사를 형성하여 이동실린더(32)내로 나사결합되도록 하여 이 링에 대하여 지지하는 스커트(20)상에 발휘되는 부스트력의 일부분을 전달하는 것이 가능하다.
이 링(40)을 이동실린더(32)내로 나사결합하는 것은 스프링(46)이 압축되어 마스터실린더의 방향에서 반작용피스톤(34)상에 발휘되는 예하중이 증가, 즉 점프의 값이 증가되는 결과를 가져온다.
링(40)을 이동실린더(32)내로 나사결합하는 것으로부터 발생하는 길이의 감소을 보상하기 위하여, 예컨대 이 링은 서로 나사결합되는 2개의 부분으로 이루어 져서 전체길이를 조정할 수 있다. 푸시로드(42) 자체가 서로 나사결합되는 2개의 부분으로 제조되어 전체길이를 조정할 수 있으며 이러한 길이조정에 의해 링(40)을 이동실린더(32)내로 나사결합함으로써 점프에 부여된 값과 무관하게 점프가 발생할 때 밸브의 개구부의 값을 변경시키는 것이 가능하다.
제2단계의 작동에 있어서, 유압이 체적부(V,35)내에서 증가하여 단면(S)에 가해질 때에 스프링(46)의 휴지시의 예하중을 극복하는 데 충분한 소정의 값에 도달한다. 따라서, 반작용피스톤(34)은 뒤로 이동하여 푸시로드(42)와 접촉하는데, 이는 도 3의 곡선의 지점(B)로 도시된다.
따라서, 반작용피스톤(34)은 부스트력에 좌우되며 입력에 대향하는 반작용력을 푸시로드(42) 및 브레이크페달 상에 발휘하여 도 3의 곡선상의 세그먼트(BC)로 도시된 바와 같이 제1힘이 제2힘으로 제어되도록 한다. 따라서, 반작용피스톤(34)은 이동실린더(32)의 내부체적부(35)로 이루어진 반작용챔버내에 널리 퍼져있는 유압을 받는 반작용피스톤을 구성하고 있다.
출력압력 대 입력의 비와 동일한 이 세그먼트(BC)의 슬로프는 제동장치의 부스트비를 나타낸다. 이 부스트비는 또한 이동실린더(32)의 단면(S1) 대 반작용피스톤(34)의 단면(S)의 비와 동일하다.
부스트력은 부스터의 후방챔버내의 압력이 대기압에 도달하면 최대로 되므로 더 이상 증가하지 않는다. 그러면 도 3의 곡선상의 세그먼트(CD)로 표시되는 포화의 명칭으로 알려진 현상에 도달된다.
이러한 모든 작동단계에 있어서, 밸브(24)를 작동시켜 후방챔버(14)내의 압력이 변화되도록 하는데 필요하며 도 3의 곡선의 세그먼트(OA)에 대응하는 플런저(28)의 이동과는 별개로, 플런저(28)와 푸시로드(42)는 이동칸막이(16)와 함께 이동한다.
상기의 제동장치는, 입력을 작동로드(26)에 가하는 속도와는 무관하게, 즉 자동차의 약간의 감속이 요구되는 정상제동 및 운전자가 자동차를 바로 정지시키는 데 필요한 비상제동 모두에 대하여 각각의 제동작용시에 동일한 방식으로 작동한다.
비상제동의 경우에 물론 실질적인 제동작용력, 즉 제동회로내의 고압을 빠르게 얻는 것이 요구된다. 본 발명은 간단하고 효과적이며 반응시간이 최소인 수단을 사용하여 이러한 결과를 달성하는 것, 즉 비상제동의 경우에 고 제동압력을 바로 얻는 것을 가능하게 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 반작용피스톤(34)은 그 자체가 복수의 구성요소로 되어 있다. 이 반작용피스톤은 휴지위치에서 스프링(46)으로부터의 가압의 결과로 이동실린더(32)상에 전방맞닿음상태로 있는 제1부분을 포함하고 있다. 이것은 또한 환형의 시일(63)에 의해서 기밀상태로 제1부분내측에서 미끄럼이동가능한 제2부분을 포함하고 있다.
이동실린더(32)는 또한 이동실린더(32)의 전방에 형성된 계단형 축선방향보어(84,85)내에서 기밀상태로 미끄럼이동가능한 제3피스톤(82)을 포함하고 있는데, 소직경부분(84)은 대직경부분(85)의 전방에 위치된다. 미끄럼이동은 시일(87,89)에 의해서 기밀상태에서 이루어 진다. 시일(87,89)과 제3피스톤(82)과 보어(84)사이에 놓여 있는 체적부(91)는 예컨대 파이프(93)를 통하여 저압의 브레이크액 저장소에 연결되어 제3피스톤이 이동가능하도록 한다. 대안으로서 설비는 제3피스톤이 이동가능하게 하기 위하여 이러한 체적부(91)가 공기 또는 질소와 같은 불활성가스와 같은 압축성 유체로 폐쇄, 차단 및 충전되게 제조된다.
제3피스톤(82)은 방사상 리브(88)을 통하여 제1부분(50)상에서의 휴지시 후방으로 맞닿음되는 방식으로 스프링(86)에 의해서 휴지위치내에서 후방으로 가압된다. 제3피스톤에는 중심관통구멍(90)이 형성되어 있으며 스프링(92)은 이 방사상 리브(88)과 제2부분(52)사이에 배열되어 있다. 제2부분(52)에는 중심개구부(90)를 폐쇄하기 위하여 제3피스톤(82)과 상호작용할 수 있고 예컨대 고무로 제조된 시트(94)가 형성되어 있다. 더욱 완전한 폐쇄를 이루기 위하여 개구부(90)의 에지둘레에서 피스톤(82)의 후방면상에 립(95)이 형성될 수도 있다.
스프링(86)의 휴지시의 예하중은 스프링(46)의 예하중보다 더 작으며, 스프링(86,92)의 휴지시의 예하중의 합계는 스프링(46)의 예하중보다 더 작아서, 휴지시에 제2부분(52)은 이동실린더(32)에 대해 전방맞닿음상태로 된다. 또한 스프링(92)은 스프링(86)보다 낮은 강성을 가지고 있다.
작동시, 자동차를 정상방식으로 느리게 하는데 단지 요구되는 제동작용을 위하여 작동력이 브레이크페달에 가해지면 상기의 조립체는 상술된 바와 같이 작동한다. 마스터실린더의 내부체적부(V)에 널리 퍼져있는 압력은 개구부(90)를 통하여 반작용챔버(35)에 연통되어, 제1부분(50)의 단면(S)상에 발휘되고 환형의 시일(63)에 의해서 제공되는 밀봉성에 의해 이를 제2부분과 동시에 제2부분(52)이 푸시로드(42)와 접촉될 때까지 뒤로 이동시킨다.
동시에 브레이크액압이 제3피스톤(82)의 양끝에 발휘된다. 제3피스톤의 계단형 형상으로 인해 또한 체적부(91)가 저장소에 연결되는 사실에 의해 제3피스톤(82)은 차동피스톤과 같이 작동한다. 이것은 전방을 향한 힘을 받아 계단형보어의 부분(85,84)의 단면사이의 차이 및 스프링(86)의 휴지시 예하중의 함수로서 마스터실린더내에 널리 퍼져있는 압력에 비례하는 거리만큼 이동한다.
운전자가 작동로드(26)상의 작용력을 해제하면, 이것은 부스터의 후방챔버(14)내의 압력을 강하시켜 부스트력이 감소된다. 그러므로 이동칸막이(16)는 스프링(25)에 의해서 뒤로 복귀되고 이를 따라 이동실린더(32)를 구동시킨다. 그 다음에 마스터실린더의 내부체적부(V)내의 압력은 개구부(90) 및 반작용챔버(35)내에서와 같이 강하될 수 있다. 이것은 차동피스톤(82)이 전방으로 이동되기 때문에 반작용챔버가 개구부(90)를 통하여 마스터실린더의 내부체적부(V)와 항상 연통하기 때문이다. 이 피스톤은 마스터실린더내의 압력이 강하됨에 따라 휴지위치로 점진적으로 복귀한다.
따라서, 제동장치의 특성작동곡선은 입력작용력이 증가하고 이 입력작용력이 감소함에 따라 지점(O, A, B, C,및 D)을 통과하는 도 3의 곡선에 따른다.
이에 비하여 비상상태하의 제동작용시, 즉 브레이크페달상의 입력작용력이 대단히 빠르게 증가하여 대단히 높은 값에 도달하면, 플런저(28)와 푸시로드(42)는 빠르게 전진하는데, 특히 강성 스커트(20)에 대해 전진하며, 전방 및 후방챔버의 압력차이가 형성되어 이동칸막이(16)을 이동시키는 시간을 가지지 않는다. 이 현상은 2개의 중요한 결과를 가진다.
한편으로는, 플런저(28)의 부가적인 전방이동은 밸브(24)의 개구부를 더 크게 하며, 이것은 후방챔버(14)내의 압력을 더욱 빠르게 상승시킨다. 다른 한편으로는, 동일한 시간에, 푸시로드(42)는 제2부분(52)과 접촉하여 제2부분이 제1부분(50)의 보어(62)내에서 전방으로 이동하도록 한다. 이러한 이동에 있어서, 스프링(46)은 압축되지 않으며, 단지 그 작용은 제1부분(50)이 방사상숄더(44)에 대해 놓여지도록 하는데 있다. 스프링(86)의 강성이 스프링(92)의 강성보다 더 크기 때문에 후자는 전자를 더 압축하여 제2부분(52)이 차동피스톤(82)과 접촉하게 되거나 보다 상세하게는 시트(94)가 립(95)과 접촉하게 된다. 이 순간으로부터 스프링(86)은 압축될 수 있다.
제2부분(52)과 차동피스톤(82)으로 이루어진 조립체의 전방이동은 이 조립체가 일정한 체적부를 가진 반작용챔버(35)내에서 이동하기 때문에 또한 체적부(91)가 저압 브레이크액 저장소에 연결되기 때문에 제한되지 않는다.
이러한 이동에 있어서, 마스터실린더의 내부체적부(V)와 반작용챔버(35)사이의 연통은 차단된다. 이에 따라 마스터실린더의 체적부(V)내의 유압은 계단형 보어(84,85)의 부분(84)으로 형성된 그 단면(S2)상의 차동피스톤(82)상에 발휘된다. 따라서 이들 비상제동상태하에서의 부스트비는, 이동실린더(32)의 단면(S1) 대 반작용피스톤(34)의 제2부분(52)에 대해 놓여있고 유압을 받으며 보어부분(84)의 단면으로 형성되는 차동피스톤(82)의 단면(S2)의 비와 동일하다는 것을 의미한다.
단면(S2)이 제1부분(50)의 단면(S)보다 더 작으므로, 이것은 비상제동상태하에서, 부스트비가 정상제동상태하에 얻어지는 부스트비보다 높게 된다. 따라서, 제동장치의 작동은 도 3의 곡선상의 세그먼트(BE)로 나타내어 진다.
동일한 순간 입력 작용력(F1)에 대해 순간 압력(P2)은 정상제동상태하에서 얻은 순간압력(P1)보다 약간 높다. 더욱이 부스트 비가 높으므로, 지점(E)으로 나타나는 포화의 현상은 보다 빠르게 달성된다.
이 제2부스트 비는 임의로 선택되어 어떤 소정의 값, 특히 립(95) 및 개구부(90)의 직경에 대해 낮은 값을 선택함으로써 높은 값으로 정해질 수 있다. 하지만, 개구부(90)는 마스터실린더의 체적부(V)와의 연통에 대한 어떤 제한도 가하지 않고 정상작동상태하에서 반작용챔버(35)내의 유압이 상승하기에 충분한 크기의 직경을 가져야 한다.
운전자가 이러한 비상 제동작용후에 작용력을 해제하면, 후방으로 복귀한 작동로드(26)의 작용은 플런저(28) 및 밸브(24)를 이동시켜 전방 및 후방챔버를 다시 서로 연통상태로 위치시키는 데 있다. 그러므로 이것은 스프링(25)의 영향하에서의 이동실린더(32) 및 이동칸막이(16)의 후방이동을 야기시키고 마스터실린더의 내부체적부(V)내의 압력을 강하시킨다.
동시에 푸시로드(42)가 뒤로 이동됨에 따라, 스프링(86)은 차동피스톤(82) 및 제2부분(52)을 후방으로 가압시킬수 있다. 이러한 작동단계는 도 3의 곡선의 세그먼트(DE,EB)로 나타내어 진다. 방사상 리브(88)가 제1부분(50)상에 맞닿음 상태로 있을 때 도 3의 곡선의 지점(B)은 도달되고 그 다음에 스프링(92)은 제2부분을 뒤로 가압하여 역시 제1부분상에 맞닿음 상태로 되게 한다.
그 다음에 다수의 이동부분이 도 2에 도시된 휴지위치로 복귀되며 반작용챔버(35)는 마스터실린더의 내부체적부와 다시 연통된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 정상작동상태하에서 가지는 부스트 비보다 현저하게 높은 부스트 비를 가지기 때문에 비상제동의 경우에 개량된 작동특성을 가지는 부스터형 장치를 확실히 얻을 수 있다. 부스트 비에서의 변화는, 이들 극단상태하에서 플런저(28)와 푸시로드(42)가 강성 스커트(20)에 대한 상대이동을 가진다는 사실을 이용함으로써 센서 또는 복잡한 전자회로를 필요로 하지않고 자동적으로 얻어진다. 각각의 부스터비에 대해, 특성작동곡선은 작동단계와 해제단계에서 동일하다. 이들 결과를 얻는 데 사용되는 수단은 비교적 간단하고 가격이 저렴하며 모든 상태, 즉 정상작동상태와 비상상태하에서 확실하게 작동된다.

Claims (6)

  1. 한편으로는 브레이크액으로 채워지고 모두 축선방향으로 작용하는 입력과 부스트력으로 이루어진 작동력을 수용하도록 되어 있는 주 유압피스톤(30)을 장착한 마스터실린더(200) 및 다른 한편으로는 주 유압피스톤(30)상에 작동력을 발휘하도록 3방향밸브(24)의 개방을 제어하는 플런저(28)에 고정된 작동로드(26)에 입력을 적용시킴으로써 작동될 수 있는 공압부스터(100)를 포함하고 있는 자동차용 부스터형 제동장치로서, 부스터가 적어도 하나의 이동칸막이(16)에 의해서 기밀상태로 적어도 2개의 챔버(12,14)로 분할되는 강성 케이싱(10)을 포함하고 있으며, 이동칸막이가 3방향밸브(24)의 개방으로 인해 발생하는 2개의 챔버(12,14)사이의 압력차이에 의해 작동되고 3방향밸브(24)를 지지하고 적어도 부스트력을 전달하는 데 기여하는 강성케이싱(10)에 대해 이동될 수 있는 공압피스톤을 따라 구동되며, 마스터실린더(200) 자체의 주 유압피스톤(30)이 마스터실린더의 내부체적부(V)와 연통하고 부스트력의 적어도 일부분을 수용하는 중공의 이동실린더(32)를 포함하고 있고, 중공의 이동실린더내측에서 적어도 입력을 수용할 수 있는 반작용피스톤(34)이 기밀상태로 또한 축선방향으로 미끄럼 이동하고, 제1탄성수단(46)이 반작용피스톤(34)과 이동실린더(32)사이에서 제1탄성력을 발휘하여 반작용피스톤(34)을 마스터실린더(200)의 방향으로 가압하며, 이동실린더의 내부(35)가 마스터실린더의 내부(V)와 연통하도록 이동실린더(32)내에 적어도 하나의 개구부(36)가 형성되고, 반작용피스톤(34)이 통상 개방되어 있으며 마스터실린더의 내부체적부(V)와 이동실린더(32)의 내부(35)사이의 연통을 차단할 수 있는 2방향밸브수단(94,95)을 포함하며, 반작용피스톤(34)이 복수의 구성요소로 이루어져 있으며 휴지위치에서 제1탄성수단(46)의 영향하에서 이동실린더(32)에 맞닿는 상태로 있는 제1부분(50)과 제1부분(50)에 대해 미끄럼이동될 수 있는 제2부분(52)으로 이루어져 있고, 제2탄성수단(92)이 제2부분을 휴지위치에서 제1부분(50)에 대해 맞닿음 상태로 가압하도록 후방으로 제2탄성력을 제2부분(52)상에 발휘하며, 제2부분(52)이 기밀상태로 제1부분(50)내에서 미끄럼이동할 수 있고, 제3피스톤이 기밀상태로 이동실린더(32) 내측에서 미끄럼이동할 수 있으며, 제3피스톤(82)이 휴지위치에서 제1부분(50)과 맞닿는 상태로 되도록 제3탄성수단(86)에 의해 후방으로 가압되며, 제2탄성수단(92)은 제2부분(52)과 제3피스톤(82)사이에 배열되며, 제3피스톤(82)에는 이동실린더(32)의 내부(35)를 마스터실린더(200)의 내부체적부와 연통하게 하는 중심개구부(90)가 형성되어 있으며, 그리고 2방향밸브수단(94,95)이 제2부분(52) 또는 제3피스톤(82)에 배열된 시트(94)로 형성되는 자동차용 부스터형 제동장치에 있어서,
    제3피스톤(82)은 계단형으로 되어 있으며 이동실린더(32)의 계단형 보어(84,85)내에서 기밀상태로 미끄럼이동되며, 계단형 보어의 전방부분(84)의 직경은 이 보어의 후방부분(85)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 마스터실린더(200)의 내부체적부(V)내의 브레이크액의 압력이 2방향밸브수단(94,95)이 개방될 때 중공의 이동실린더(32)의 제1단면(S)에 가해지고, 2방향밸브수단(94,95)이 폐쇄될 때에 제1단면(S)보다 더 작은 반작용피스톤(34)의 제2단면(S2)에 가해지는 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 플런저(28)는 플런저(28)와 이동칸막이(16)사이에서의 상대이동에 따라 폐쇄방향으로 2방향밸브수단(94,95)를 작동시키는 푸시로드(42)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제3피스톤(82)과 계단형 보어(84,85)는 일정한 압력을 받는 체적부(91)를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 제3피스톤(82)과 계단형 보어(84,85)에 의해서 형성된 체적부(91)는 저압으로 브레이크액 저장소에 항상 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 제3피스톤(82)과 계단형 보어(84,85)는 압축가능한 유체로 채워지는 체적부(91)를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터형 제동장치.
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